操作系统（八） 死锁

　　如果一个正在等待的进程所申请的资源被其他等待进程占有，那么该等待进程有可能无法改变状态，这种情况称为死锁。

　　当一组进程的每个进程等待一个事件，而这一事件只能由这一组进程的另一进程引起，则这组进程处于死锁状态。

 

一、系统模型

　　系统拥有一定数量的资源，资源分成多种类型，每种类型有一定数量的实例。

　　进程在使用资源前必须申请资源，在使用资源之后必须释放资源。

　　开发多线程应用必须特别关注这个问题，因为多个线程可能因为竞争共享资源而容易产生死锁。

 

二、死锁的特点

　　1、必要条件

• 互斥：至少有一个资源必须处于非共享模式，即一次只有一个进程使用。如果另一资源申请该资源，那么申请进程必须延迟直到该资源释放为止。
• 占有并等待：一个进程必须至少占有一个资源，并等待另一资源，而该资源为其他进程所占有。
• 非抢占：资源不能被抢占，只有在进程完成其任务之后，才会释放其资源。
• 循环等待：一组进程中一个进程等待的资源被另一个进程占有。

 

　　2、资源分配图

　　死锁问题可以用系统资源分配图的有向图进行更精确的描述。

　　资源分配图中有两种节点和两种边。节点为：系统活动进程、系统所有资源；边为：申请边和分配边。

 

　　可以证明，如果资源分配图中没有环，那么系统就没有进程死锁，如果有环，就可能存在死锁。

　　如果每个资源有多个实例，那么有环不一定会出现死锁。这时只是必要条件。

　　死锁出现的充要条件：

　　如果每个资源类型只有一个实例，那么有环就意味着出现死锁；

　　如果环涉及到一组资源类型，而每个类型只有一个实例，那么就出现了死锁

 

三、死锁的处理方法

　　从原理上分析，有三种方式可以处理死锁：

• 可以使用协议预防或避免死锁，确保系统不会进入死锁状态；
• 可允许系统进入死锁状态，然后检测它，加以恢复；
• 忽视这个问题，认为死锁不可能在系统内发生。

 

　　死锁预防，确保至少一个必要条件不成立；

　　死锁避免，要求系统事先得到有关进程申请资源和使用资源的额外信息，有了这些额外信息，可确定：对于一个申请，进程是否应等待。

 

四、死锁预防

　　出现死锁有四个必要条件，确保至少一个不成立，就能预防死锁发生。

五、死锁避免

　　死锁避免算法比预防算法要求低些，只要事先了解进程使用资源的情况即可。

　　1、安全状态——按特定顺序为进程分配资源

　　2、资源分配图算法

　　3、银行家算法——需要知道每个进程所请求的每种资源的最大数量。

 

六、死锁检测

　　一个系统如果既没有死锁预防也没有死锁避免，则应该提供：

• 一个用来检查系统状态从而确定是否出现死锁的算法；
• 一个用来从死锁状态中恢复的算法；

七、死锁恢复

　　1、进程终止；

　　2、资源抢占